JP4593251B2 - 一方向入出力回転伝達機構 - Google Patents

Description

本発明は、入力回転軸の回転を出力回転軸に伝達することはできるが、出力回転軸の回転を入力回転軸に伝達することはできない一方向入出力回転伝達機構に関する。

例えば、モータ駆動で入力回転軸を回転させて、その回転を、入力回転軸に対して同軸回りに相対回転自在な出力回転軸に伝達する機構において、出力回転軸に回転を与えたときはモータを回転させない、つまり入力回転軸を回転させない一方向入出力回転伝達機構の従来技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２がある。
特開平８−１７７８７８号公報 特開平１１−２０２１８１号公報

しかし、特許文献１の発明は、入力軸を回転させた時（起動時）のバックラッシュが大きいため、円滑なトルク伝達を行えない。また、伝達トルクが入力軸の回転速度に比例するため、低速時の伝達トルクが小さくなってしまうという欠点もある。

特許文献２の発明は構造が複雑であり、また、構造が複雑であるが故に、回転伝達部材であるコロの数を増やすのが難しく、そのため、伝達トルクをあまり大きくできないという欠点がある。

本発明の目的は、構造が簡単で、トルク伝達を円滑かつ確実に行うことができ、従来に比べて伝達トルクを大きくすることが可能であり、しかも、入力回転軸に回転力を入力して出力軸を回転させた後に、出力回転軸に回転力を入力した際に出力回転軸を円滑に回転させられる一方向入出力回転伝達機構を提供することにある。

本発明の一方向入出力回転伝達機構は、軸線に対して直交する軸方向直交面を有する入力回転軸と、該入力回転軸に対して上記軸線回りに相対回動自在な出力回転軸と、上記入力回転軸と同心をなすとともにその外周側に位置し、上記出力回転軸に対して上記軸線方向に相対移動自在で、その内周面を内周接触面とした筒状のクラッチ部材と、上記入力回転軸の軸心を中心とする円周上に位置し、第１の付勢手段によって常に上記軸方向直交面に当接させられ、上記入力回転軸の回転に連動して、入力回転軸の軸心を中心に該入力回転軸に遅れながら同方向に公転する差動回転部材と、上記入力回転軸の外周面に形成した、周方向位置によって径方向の深さが異なり、上記クラッチ部材の内周面との間に周方向で不等幅の周方向不等幅空間を形成する周方向不等幅溝と、該周方向不等幅空間に移動自在に挿入され、上記差動回転部材に連動して該差動回転部材と同方向に公転する、上記筒状クラッチ部材の内周接触面と接触可能な断面円形接触面を有する回転力伝達部材と、常時は、上記クラッチ部材の上記内周接触面と該回転力伝達部材の上記断面円形接触面との摩擦力を大きくする方向に上記クラッチ部材を付勢し、上記クラッチ部材が上記出力回転軸に対して相対移動をしないようにする第２の付勢手段と、上記クラッチ部材または上記出力回転軸の一方に生じた回転力を他方に伝達する連係手段と、を備え、上記周方向不等幅溝は、上記入力回転軸に回転力が入力されたときに、該入力回転軸及び上記差動回転部材に連動して周方向に回転した上記回転力伝達部材を、その断面円形接触面を上記内周接触面に接触させつつ、上記周方向不等幅溝と上記クラッチ部材の間に食い込ませて、上記入力回転軸及び上記クラッチ部材と周方向に一体化させる形状をなし、上記連係手段は、上記入力回転軸に回転力が入力されたときは、該入力回転軸と周方向に一体となった上記クラッチ部材から上記出力回転軸に回転力を伝達させ、上記出力回転軸に回転力が入力され、出力回転軸の回転トルクと入力回転軸の回転トルクの差である相対回転トルクが、該連係手段の形状によって決定される所定トルクより大きくなったときは、上記第２の付勢手段の付勢力に抗して、上記クラッチ部材を該出力回転軸に対して上記摩擦力を減じる方向に相対移動させて、上記クラッチ部材と上記回転力伝達部材の周方向への一体状態を解除することを特徴としている。

上記連係手段は、上記入力回転軸に回転力が入力され、上記相対回転トルクが上記所定トルク以下となったときは、上記クラッチ部材の上記出力回転軸に対する上記相対移動を規制し、上記相対回転トルクが上記所定トルクより大きくなったときは、上記クラッチ部材が上記出力回転軸に対して上記相対移動するのを一時的に許容した後、上記第２の付勢手段の付勢力により該クラッチ部材が初期位置に復帰するのを許容し、以後この状態を保持するのが好ましい。

上記連係手段は、上記出力回転軸に回転力が入力され、上記相対回転トルクが上記所定トルク以下となった場合は、上記クラッチ部材を該出力回転軸に対して上記相対移動させないのが好ましい。

上記入力回転軸と上記クラッチ部材の間に、上記周方向不等幅空間を有する環状空間を形成し、該環状空間に、上記差動回転部材の回転力を受けて、該差動回転部材と同方向に回転する環状のリテーナを挿入し、該リテーナに上記回転力伝達部材を保持するのが実際的である。

さらに、上記軸方向直交面と対向するとともに平行をなす押圧面を有し、上記第１の付勢手段によって常に上記軸方向直交面側に付勢された押圧部材を具備し、上記差動回転部材が、常に上記押圧面と上記軸方向直交面とで挟持されているのが好ましい。

上記連係手段は、上記クラッチ部材と上記入力回転軸の一方に形成された動力伝達ピンと、他方に形成された該動力伝達ピンが遊嵌する動力伝達孔とで構成するのが実際的である。

さらに、上記動力伝達孔と上記動力伝達ピンの形状によって上記所定トルクを決定してもよい。

上記内周接触面を第１のテーパ面とし、上記断面円形接触面を、該第１のテーパ面と同じ方向に傾斜する第２のテーパ面とするのが好ましい。

この場合は、上記回転力伝達部材を、頭部が切断された円錐形状をなす部材とするのが実際的である。

上記差動回転部材は、その回転軸が上記入力回転軸の径方向を向く略円柱状をなす差動コロであるのが好ましい。

上記差動回転部材は、球状の差動ベアリングボールとすることも可能である。

さらに、上記周方向不等幅空間形成部が、上記クラッチ部材の上記内周接触面との間に、上記周方向不等幅空間を複数形成するものであり、各周方向不等幅空間に上記回転力伝達部材をそれぞれ挿入するのが良い。

本発明によると、構造が簡単で、トルク伝達を円滑かつ確実に行うことができ、従来に比べて伝達トルクを大きくすることが可能になる。さらに、入力回転軸に回転力を入力して出力回転軸を回転させた後に、出力回転軸に回転力を入力した際に出力回転軸を円滑に回転させることができる。

図１から図６は、本発明による一方向入出力回転伝達機構の一実施形態を示している。

この実施形態は、一方向入出力回転伝達機構１を、撮影状態をオートフォーカス（ＡＦ）とマニュアルフォーカス（ＭＦ）とに切り替え可能なカメラに適用したものである。

まず、一方向入出力回転伝達機構１の構造について説明する。

前端（図１の左側を「前方」、図１の右側を「後方」として説明する）が閉塞され、後端が開放された筒状のハウジング３は、その後端に環状フランジ３ａを具備しており、この環状フランジ３ａが、ねじ（図示略）によって図示を省略したカメラ本体の内部に固定されている。ハウジングの前壁３ｂの後面の中心部には、円形板３ｃが固着されており、この円形板３ｃの後面には、ハウジング３と同軸の回転軸５の前端面が固着されている。この回転軸５は、前部の小径部５ａと後部の大径部５ｂとからなり、回転軸５の軸線方向は、一方向入出力回転伝達機構１をカメラに搭載したとき、該カメラの光軸と平行をなす。

大径部５ｂには、筒状をなす入力回転軸７の中心孔７ａが回転自在に嵌合している。この入力回転軸７には正面視（軸方向からみたとき）で環状をなす収納凹部７ｂが形成されており、収納凹部７ｂの内周側には中心孔７ａを有する筒状の小径部７ｃが形成されており、小径部７ｃの前面は正面視（軸方向からみたとき）環状をなし、かつ回転軸５の直線状の軸線に対して直交する軸方向直交面７ｃ１となっている。小径部７ｃの後端部には正面視で環状をなす後部壁７ｄが連設されており、後部壁７ｄの外周部には正面視で環状をなす外周壁７ｅが連設されている。小径部７ｃの外周面には、周方向によってその深さ（径方向の距離）が異なる周方向不等幅溝（周方向不等幅空間形成部）７ｃ２が等角度間隔で６本形成されている。後部壁７ｄの前面の内周側端部には環状段部７ｆが形成されており、外周壁７ｅの外周面には入力ギヤ７ｇが形成されている。

この入力回転軸７は、入力ギヤ７ｇより前方に位置する部分がハウジング３の内部に収納されている。入力回転軸７の後端面の中心部には環状凹部７ｈが形成されており、この環状凹部７ｈには、複数の金属製のベアリングボール（スチールボール）９が周方向に並んだ状態で配設されている。回転軸５の後端面には、その径が環状凹部７ｈとほぼ同一の円形の抜け止め板１１が固定ねじ１３によって固着されており、各ベアリングボール９が抜け止め板１１に当接することにより、入力回転軸７のそれ以上の後方移動が規制されている。

さらに、ハウジング３の環状フランジ３ａには、ＡＦ用モータＭが固定されており、該ＡＦ用モータＭの回転軸Ｍ１に固着されたピニオンＰが、入力回転軸７の入力ギヤ７ｇと噛合している。

ハウジング３の内部には、前端及び後端がともに開放され、前部をなす小径筒状部１５ａと後部をなす大径筒状部１５ｂとを具備する筒状の出力回転軸１５が配設されており、その中心孔１５ｃが回転軸５に遊嵌している。中心孔１５ｃの前端部は、円形板３ｃに回転可能として嵌合しており、小径筒状部１５ａの外周面全体には出力ギヤ１５ｄが設けられている。この出力ギヤ１５ｄは、ハウジング３の前端部に形成された窓孔３ｄを介してハウジング３の外部に露出しており、カメラ本体に交換式レンズ鏡筒（図示略）を接続すると、交換式レンズ鏡筒内に配設されたフォーカシング機構の入力ギヤが、この窓孔３ｄを通じて出力ギヤ１５ｄと噛合する。

さらに、大径筒状部１５ｂの後端面には、正面視で環状をなす環状突条１５ｅが突設されており、大径筒状部１５ｂの外周面には、回転軸５の軸線と直交する環状フランジ１５ｆが設けられている。

回転軸５の大径部５ｂには、入力回転軸７の前方に位置する環状部材（押圧部材）１７が外嵌している。この環状部材１７の前面と円形板３ｃの後面との間には圧縮コイルばね（第１の付勢手段）１９が縮設されており、この圧縮コイルばね１９により、環状部材１７は常時後方（軸方向直交面７ｃ１側）に向けて付勢されている。環状部材１７の後面は、軸方向直交面７ｃ１と平行な押圧面１７ａとなっている。

入力回転軸７の軸方向直交面７ｃ１と環状部材１７の押圧面１７ａの間には、正面視で環状をなす配設用空間ＳＳが形成されている。

出力回転軸１５の外周側には、前後両端がともに開放された、出力回転軸１５と同心をなす円筒状のクラッチ部材２１が配設されている。図５及び図６に示すように、クラッチ部材２１には、周方向に１８０°ずらして２個（図５及び図６では１個のみ図示）の略三角形の係合孔（動力伝達孔）（連係手段）２１ａが穿設されており、各係合孔２１ａには、出力回転軸１５の外周面に突設された２個の径方向突起（動力伝達ピン）（連係手段）１５ｇがそれぞれ遊嵌しており、クラッチ部材２１は係合孔２１ａと径方向突起１５ｇのクリアランス分だけ、出力回転軸１５に対して前後方向及び周方向に相対移動可能である。クラッチ部材２１の後端部には径方向外向きの環状フランジ２１ｂが設けられており、この環状フランジ２１ｂと環状フランジ１５ｆの間には、クラッチ部材２１を常に後方に付勢する所定強さの圧縮コイルばね（第２の付勢手段）２３が縮設されている。クラッチ部材２１の内周面の後端部は、回転軸５の直線状の軸線を中心とし、かつ、後方に向かうに連れてその径が大きくなるテーパ状内周面（内周接触面）（第１のテーパ面）２１ｃとなっている。

クラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃと各周方向不等幅溝７ｃ２との間には、図３に示すように周方向位置によってその径方向距離が異なる収納空間（周方向不等幅空間）Ｓ１が形成されている。

テーパ状内周面２１ｃと小径部７ｃの間には、正面視で環状をなす環状空間ＲＳが形成されており、図１に示すように、この環状空間ＲＳは上述の配設用空間ＳＳと連通している。そして、配設用空間ＳＳ及び環状空間ＲＳには、後端が開放され、その前壁２５ａの中心部に穿設された挿入孔２５ｂが回転軸５に回転可能に嵌合し、かつ、その後端部が環状段部７ｆに回転自在に嵌合する筒状のリテーナ２５が配設されている。図２に示すように、このリテーナ２５の前壁２５ａには、３個の嵌合孔２５ｃが挿入孔２５ｂを中心とする円周方向に等角度間隔で並べて穿設されており、各嵌合孔２５ｃには球状の差動ベアリングボール（差動回転部材）２７が回転自在に嵌合している。この差動ベアリングボール２７の前端は前壁２５ａの前方に突出しており、その後端部は前壁２５ａの後方に突出している。差動ベアリングボール２７の前端は、圧縮コイルばね１９によって後方（軸方向直交面７ｃ１側）に向けて付勢されている環状部材１７の後面をなす、軸方向直交面７ｃ１と平行な押圧面１７ａに当接しているので、差動ベアリングボール２７の後端は、入力回転軸７に形成された軸方向直交面７ｃ１に当接しており、差動ベアリングボール２７は環状部材１７の押圧面１７ａと軸方向直交面７ｃ１によって常に挟持されている。

リテーナ２５の筒状部２５ｄには、周方向に等角度間隔で並べて６個の取付孔２５ｅが穿設されている。各取付孔２５ｅには、頭部が切断された円錐形をなし、その中心軸Ｃ１が略前後方向を向く食付コロ（回転力伝達部材）２９が、中心軸Ｃ１回りに回転自在かつ中心軸Ｃ１方向に僅かに移動自在として挿入されており、各食付コロ２９の外周面はテーパ状外周面（断面円形接触面）（第２のテーパ面）２９ａとなっている。各食付コロ２９は、図１及び図３に示すように、そのテーパ状外周面２９ａの一部が常に対応する周方向不等幅溝７ｃ２に接触しており、テーパ状外周面２９ａのクラッチ部材２１との対向面は、テーパ状内周面２１ｃと同方向に傾斜している。

次に、以上のような構成からなる一方向入出力回転伝達機構１の動作について説明する。

まず、ＡＦによりフォーカシングを行う場合の一方向入出力回転伝達機構１の動作について説明する。

カメラ本体内に設けられた制御回路（図示略）からＡＦ用モータＭに正転信号を送り、ＡＦ用モータＭを正転させると、その回転力がピニオンＰ及び入力ギヤ７ｇを介して入力回転軸７に伝達され、入力回転軸７が図２及び図３の反時計方向に回転する。この際、各差動ベアリングボール２７と、押圧面１７ａ及び軸方向直交面７ｃ１との間に滑りが生じないとすると、各差動ベアリングボール２７は、入力回転軸７の１／２の回転速度で、入力回転軸７の軸心回りに入力回転軸７と同方向に公転（回転）する。この結果、各差動ベアリングボール２７は入力回転軸７に対して時計方向に相対回転することになる。リテーナ２５と各食付コロ２９はベアリングボール２７と一緒に回転するので、食付コロ２９は、各周方向不等幅溝７ｃ２の径方向幅が狭くなっている時計方向側の端部とクラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃとの間に強い力で食い込み、テーパ状内周面２１ｃとテーパ状外周面２９ａの間に強いくさび力（摩擦力）が発生する。この結果、小径部７ｃ（入力回転軸７）とクラッチ部材２１が、食付コロ２９を介して周方向に一体となるので、小径部７ｃの回転力がクラッチ部材２１に伝わり、クラッチ部材２１が、反時計方向に回転する。

この時、出力回転軸１５の径方向突起１５ｇとクラッチ部材２１の係合孔２１ａは、圧縮コイルばね２３の付勢力によって、図５に示すように、径方向突起１５ｇが係合孔２１ａの周方向幅が最も狭い前端部に係合する関係に保持されているので、クラッチ部材２１が回転すると、出力回転軸１５も直ちに反時計方向に回転する。すると、出力回転軸１５に形成された出力ギヤ１５ｄが回転し、この回転力が、交換式レンズ鏡筒内のフォーカシング機構に伝達され、フォーカスレンズが光軸に沿って前方に移動する。

一方、制御回路からＡＦ用モータＭに逆転信号を送ってＡＦ用モータＭを逆転させると、その回転力がピニオンＰ及び入力ギヤ７ｇを介して入力回転軸７に伝達され、入力回転軸７が図２及び図３の時計方向に回転する。すると、環状部材１７の押圧面１７ａと軸方向直交面７ｃ１とによって挟持されている各差動ベアリングボール２７が、自転しながら入力回転軸７の１／２の回転速度で入力回転軸７と同方向に公転（回転）するので、結果的に各差動ベアリングボール２７は入力回転軸７に対して反時計方向に相対回転することになる。リテーナ２５と各食付コロ２９はベアリングボール２７と一緒に回転するので、食付コロ２９は、各周方向不等幅部溝７ｃ２の径方向幅が狭くなっている反時計方向側の端部とクラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃとの間に強い力で食い込む。この結果、小径部７ｃ（入力回転軸７）とクラッチ部材２１が、食付コロ２９、リテーナ２５、及び差動ベアリングボール２７を介して周方向に一体となるので、小径部７ｃの回転力がクラッチ部材２１に伝わり、クラッチ部材２１が時計方向に回転する。この場合も、出力回転軸１５の径方向突起１５ｇとクラッチ部材２１の係合孔２１ａは図５に示す関係にあるので、クラッチ部材２１が回転すると出力回転軸１５も直ちに時計方向に回転する。すると、出力回転軸１５に形成された出力ギヤ１５ｄが回転し、この回転力が、交換式レンズ鏡筒内のフォーカシング機構に伝達され、フォーカスレンズが光軸に沿って後方に移動する。

このように、制御回路がＡＦ用モータＭを正逆両方向へ回転させて、フォーカスレンズを前後に移動させることによりＡＦが行われる。

上記のように、食付コロ２９が、各不等幅溝７ｃ２の径方向幅が狭くなっている反時計方向側の端部とクラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃとの間に強い力で食い込み、小径部７ｃ（入力回転軸７）とクラッチ部材２１が、食付コロ２９、リテーナ２５、及び差動ベアリングボール２７を介して周方向に一体となった後は、ＡＦ動作は以下のように行われる。

制御回路からＡＦ用モータＭに、食付コロ２９が食い込む直前の回転方向と逆方向の信号を送ると、入力回転軸７が回転する。このとき、入力回転軸７の回転トルクと出力回転軸１５の回転トルクの差である相対回転トルク（入力回転軸７と出力回転軸１５の回転方向が同じときは小さくなり、回転方向が逆向きのときは大きくなる。入力回転軸７と出力回転軸１５が同方向に同じ大きさの回転トルクを受ける場合は０となる。）が、径方向突起１５ｇと係合孔２１ａの形状（連係手段の形状）によって定まる所定トルク（所定値）以下の場合は、出力回転軸１５の径方向突起１５ｇとクラッチ部材２１の係合孔２１ａは図５に示す関係を維持するので、出力回転軸１５が入力回転軸７と一緒に同方向に回転し、フォーカスレンズが光軸に沿って移動する。

一方、撮影者の手によって、カメラの交換式レンズ鏡筒のマニュアルフォーカス環（図示略）が回り止めされている場合のように、上記相対回転トルクが上記所定トルクより大きくなった場合は、一時的に、径方向突起１５ｇが係合孔２１ａの内部を、その斜面２１ａ１に沿って後方に移動し、図６に示すように、クラッチ部材２１が圧縮コイルばね２３の付勢力に抗して前方に移動するので、クラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃと食付コロ２９のテーパ状外周面２９ａのくさび力が減少する。従って、入力回転軸７からクラッチ部材２１への回転力の伝達が一時的に遮断され、出力回転軸１５は回転せず入力回転軸７だけが回転する。

ＡＦ用モータＭがさらに回転を続け所定時間が経過すると、圧縮コイルばね２３の付勢力により、クラッチ部材２１が図５の初期位置に復帰させられるので、食付コロ２９が再度、各不等幅溝７ｃ２の径方向幅が狭くなっている端部とクラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃとの間に強い力で食い込み、その結果、小径部７ｃ（入力回転軸７）とクラッチ部材２１が、食付コロ２９、リテーナ２５、及び差動ベアリングボール２７を介して周方向に一体化する。

次に、ＭＦによりフォーカシングを行う場合の一方向入出力回転伝達機構１の動作について説明する。

ＡＦ用モータＭを駆動させずに上記マニュアルフォーカス環（図示略）を、正方向または逆方向に回転させると、この回転力は、交換式レンズ鏡筒内のフォーカシング機構に伝達され、ＭＦが行われる。

このようにマニュアルフォーカス環の回転力がフォーカシング機構に伝わると、この回転力はフォーカシング機構から出力回転軸１５の出力ギヤ１５ｄに伝達され、出力回転軸１５が回転軸５回りに時計方向または反時計方向に回転する。そして、このときの出力回転軸１５と入力回転軸７の相対回転トルクの大きさに応じて、入力回転軸７は以下のように異なる動きをする。

食付コロ２９が、各不等幅溝７ｃ２の径方向幅が狭くなっている端部とクラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃとの間に食い込んでいない（または弱い力で食い込んでいる）場合のように、出力回転軸１５が回転しても相対回転トルクが上記所定トルク以下となる場合は、出力回転軸１５の径方向突起１５ｇとクラッチ部材２１の係合孔２１ａは図５に示す関係を維持するが、クラッチ部材２１の回転力が食付コロ２９を介して入力回転軸７に伝達されないので、入力回転軸７は回転せず、ＡＦ用モータＭの回転軸Ｍ１は回転しない。

一方、食付コロ２９が、各不等幅溝７ｃ２の径方向幅が狭くなっている端部とクラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃとの間に強い力で食い込んでいる場合（例えば、ＡＦ動作直後）は、出力回転軸１５が回転すると相対回転トルクが上記所定トルクより大きくなる。すると、図６に示すように、圧縮コイルばね２３の付勢力に打ち勝って、径方向突起１５ｇが係合孔２１ａの内部を、その斜面２１ａ１に沿って後方に移動し、クラッチ部材２１が圧縮コイルばね２３の付勢力に抗して前方に移動するので、クラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃと食付コロ２９のテーパ状外周面２９ａのくさび力が減少する。このため、出力回転軸１５から回転力を受けたクラッチ部材２１が回転しても、食付コロ２９（及びリテーナ２５と差動ベアリングボール２７）は、クラッチ部材２１の回転力を入力回転軸７に伝達せず、マニュアルフォーカス環を回転させても、ＡＦ用モータＭの回転軸Ｍ１は回転しない。

以上説明したように本実施形態によれば、入力回転軸７を回転させた場合は出力回転軸１５が回転し、出力回転軸１５を回転させた場合は入力回転軸７が回転しない、簡単な構造の一方向入出力回転伝達機構１が得られる。

さらに、入力回転軸７に回転力を入力して出力回転軸１５を回転させレンズを合焦させると、食付コロ２９が入力回転軸７とクラッチ部材２１の間に強固に食い込むが、この後にマニュアルフォーカス環を回転させると、クラッチ部材２１のテーパ状内周面２１ｃと食付コロ２９のテーパ状外周面２９ａの間のくさび力が減少し、クラッチ部材２１から食付コロ２９に回転力が伝達しなくなるので、ＡＦ後でもマニュアルフォーカス環をスムーズに回転させることができる。

また、本実施形態のように一方向入出力回転伝達機構１を、ＡＦ用モータＭを内蔵するカメラ本体とマニュアルフォーカス環を具備する交換式レンズ鏡筒の間に適用すれば、撮影状態をＡＦとＭＦとに切り替えるための切替スイッチを設けることなく、撮影状態をＡＦとＭＦとに切り替えることが可能になる。

また、入力回転軸７に遅れながら差動ベアリングボール２７を回転させ、この差動ベアリングボール２７によって食付コロ２９を入力回転軸７とクラッチ部材２１の間に強固に食い込ませ、この食付コロ２９を回転力伝達部材として機能させているので、入力回転軸７からクラッチ部材２１（出力回転軸１５）へのトルク伝達を確実に行うことができる。

しかも、回転力伝達部材である食付コロ２９は、その中心軸Ｃ１が回転軸５の軸線と略平行な頭部が切断された円錐形状なので、回転力伝達部材を球状とした場合に比べて、入力回転軸７及びクラッチ部材２１との接触面積が大きい。このため、本実施形態の一方向入出力回転伝達機構１は、回転力伝達部材を球状とした場合に比べて、入力回転軸７からクラッチ部材２１（出力回転軸１５）への回転トルクの伝達効率が良い。

差動ベアリングボール２７の代わりに、その回転軸が入力回転軸７の径方向を向く円柱状の差動コロ（図示略）を用いて、この差動コロを上記嵌合孔２５ｃに回転自在に嵌合し、この差動コロの周面を軸方向直交面７ｃ１と押圧面１７ａとに接触させてもよい。このようにすれば、入力回転軸７からリテーナ２５への回転力の伝達効率を向上させることが可能になる。

さらに、リテーナ２５を用いて各食付コロ２９を環状空間ＲＳに配設しているので、環状空間ＲＳに多数の食付コロ２９を配設可能である。このように食付コロ２９の数を増やせば、入力回転軸７から出力回転軸１５への回転トルクの伝達効率が向上する。

なお、回転トルクの伝達効率の低下を無視すれば、一つの収納空間Ｓ１にのみ食付コロ２９を配設したり、差動ベアリングボール２７を一つとして実施することも可能である。

また、周方向不等幅溝７ｃ２の端部とクラッチ部材２１とで形成される楔状の収納空間Ｓ１の楔角、圧縮コイルばね１９の強さ、軸方向直交面７ｃ１及び環状部材１７の押圧面１７ａの面粗さを変えることによって、入力回転軸７から出力回転軸１５への回転トルクの伝達効率を変えることが可能である。

さらに、クラッチ部材２１に径方向突起を設けて、出力回転軸１５に係合孔を設けてもよい。

さらに、本実施形態では、一方向入出力回転伝達機構１をＡＦ用モータＭと交換式レンズ鏡筒のフォーカシング機構の間に適用したが、カメラ本体内に設けられたズーム用モータと、交換式レンズ鏡筒に設けられたズーム環と連動するズーミング機構との間に適用し、ズーム用モータの回転力はズーミング機構に伝達するが、ズーム環の回転力はズーム用モータに伝達させないようにすることも可能である。このようにすれば、オートズームとマニュアルズームの切り替えを行うための切替スイッチを設けることなく、オートズーム及びマニュアルズームを行えるようになる。

本発明による一方向入出力回転伝達機構の一実施形態の縦断側面図である。 図１のII−II線に沿う、ハウジング、出力回転軸、ＡＦ用モータ、入力回転軸の入力ギヤ、及び圧縮コイルばねを省略した縦断正面図である。 図１のIII−III線に沿う、ハウジング、出力回転軸、ＡＦ用モータ、入力回転軸の入力ギヤ、及び圧縮コイルばねを省略した縦断正面図である。 リテーナの外周面の部分拡大図である。 入力回転軸に回転力が入力されたときの、出力回転軸とクラッチ部材の位置関係を示す側面図である。 出力回転軸に回転力が入力されたときの、出力回転軸とクラッチ部材の位置関係を示す側面図である。

符号の説明

１ 一方向入出力回転伝達機構
３ ハウジング
３ａ 環状フランジ
３ｂ 前壁
３ｃ 円形板
３ｄ 窓孔
５ 回転軸
５ａ 小径部
５ｂ 大径部
７ 入力回転軸
７ａ 中心孔
７ｂ 収納凹部
７ｃ 小径部
７ｃ１ 軸方向直交面
７ｃ２ 周方向不等幅溝（周方向不等幅空間形成部）
７ｄ 後壁部
７ｅ 外周壁
７ｆ 環状段部
７ｇ 入力ギヤ
７ｈ 環状凹部
９ ベアリングボール
１１ 抜け止め板
１３ 固定ねじ
１５ 出力回転軸
１５ａ 小径筒状部
１５ｂ 大径筒状部
１５ｃ 中心孔
１５ｄ 出力ギヤ
１５ｅ 環状突条
１５ｆ 環状フランジ
１５ｇ 径方向突起（動力伝達ピン）（連係手段）
１７ 環状部材（押圧部材）
１７ａ 押圧面
１９ 圧縮コイルばね（第１の付勢手段）
２１ クラッチ部材
２１ａ 係合孔（動力伝達孔）（連係手段）
２１ａ１ 斜面
２１ｂ 環状フランジ
２１ｃ テーパ状内周面（内周接触面）（第１のテーパ面）
２３ 圧縮コイルばね（第２の付勢手段）
２５ リテーナ
２５ａ 前壁
２５ｂ 挿入孔
２５ｃ 嵌合孔
２５ｄ 筒状部
２５ｅ 取付孔
２７ 差動ベアリングボール（差動回転部材）
２９ 食付コロ（回転力伝達部材）
２９ａ テーパ状外周面（断面円形接触面）（第２のテーパ面）
Ｍ ＡＦ用モータ
Ｍ１ 回転軸
Ｐ ピニオン
ＲＳ 環状空間
ＳＳ 配設用空間
Ｓ１ 収納空間（周方向不等幅空間）

Claims (12)

1. 軸線に対して直交する軸方向直交面を有する入力回転軸と、
   該入力回転軸に対して上記軸線回りに相対回動自在な出力回転軸と、
   上記入力回転軸と同心をなすとともにその外周側に位置し、上記出力回転軸に対して上記軸線方向に相対移動自在で、その内周面を内周接触面とした筒状のクラッチ部材と、
   上記入力回転軸の軸心を中心とする円周上に位置し、第１の付勢手段によって常に上記軸方向直交面に当接させられ、上記入力回転軸の回転に連動して、入力回転軸の軸心を中心に該入力回転軸に遅れながら同方向に公転する差動回転部材と、
   上記入力回転軸の外周面に形成した、周方向位置によって径方向の深さが異なり、上記クラッチ部材の内周面との間に周方向で不等幅の周方向不等幅空間を形成する周方向不等幅溝と、
   該周方向不等幅空間に移動自在に挿入され、上記差動回転部材に連動して該差動回転部材と同方向に公転する、上記筒状クラッチ部材の内周接触面と接触可能な断面円形接触面を有する回転力伝達部材と、
   常時は、上記クラッチ部材の上記内周接触面と該回転力伝達部材の上記断面円形接触面との摩擦力を大きくする方向に上記クラッチ部材を付勢し、上記クラッチ部材が上記出力回転軸に対して相対移動をしないようにする第２の付勢手段と、
   上記クラッチ部材または上記出力回転軸の一方に生じた回転力を他方に伝達する連係手段と、を備え、
   上記周方向不等幅溝は、上記入力回転軸に回転力が入力されたときに、該入力回転軸及び上記差動回転部材に連動して周方向に回転した上記回転力伝達部材を、その断面円形接触面を上記内周接触面に接触させつつ、上記周方向不等幅溝と上記クラッチ部材の間に食い込ませて、上記入力回転軸及び上記クラッチ部材と周方向に一体化させる形状をなし、
   上記連係手段は、上記入力回転軸に回転力が入力されたときは、該入力回転軸と周方向に一体となった上記クラッチ部材から上記出力回転軸に回転力を伝達させ、上記出力回転軸に回転力が入力され、出力回転軸の回転トルクと入力回転軸の回転トルクの差である相対回転トルクが、該連係手段の形状によって決定される所定トルクより大きくなったときは、上記第２の付勢手段の付勢力に抗して、上記クラッチ部材を該出力回転軸に対して上記摩擦力を減じる方向に相対移動させて、上記クラッチ部材と上記回転力伝達部材の周方向への一体状態を解除することを特徴とする一方向入出力回転伝達機構。
2. 請求項１記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記連係手段は、上記入力回転軸に回転力が入力され、上記相対回転トルクが上記所定トルク以下となったときは、上記クラッチ部材の上記出力回転軸に対する上記相対移動を規制し、上記相対回転トルクが上記所定トルクより大きくなったときは、上記クラッチ部材が上記出力回転軸に対して上記相対移動するのを一時的に許容した後、上記第２の付勢手段の付勢力により該クラッチ部材が初期位置に復帰するのを許容し、以後この状態を保持する一方向入出力回転伝達機構。
3. 請求項１または２記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記連係手段は、上記出力回転軸に回転力が入力され、上記相対回転トルクが上記所定トルク以下となった場合は、上記クラッチ部材を該出力回転軸に対して上記相対移動させない一方向入出力回転伝達機構。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記入力回転軸と上記クラッチ部材の間に、上記周方向不等幅空間を有する環状空間を形成し、
   該環状空間に、上記差動回転部材の回転力を受けて、該差動回転部材と同方向に回転する環状のリテーナを挿入し、
   該リテーナに上記回転力伝達部材を保持させた一方向入出力回転伝達機構。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記軸方向直交面と対向するとともに平行をなす押圧面を有し、上記第１の付勢手段によって常に上記軸方向直交面側に付勢された押圧部材を具備し、
   上記差動回転部材が、常に上記押圧面と上記軸方向直交面とで挟持されている一方向入出力回転伝達機構。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記連係手段が、上記クラッチ部材と上記入力回転軸の一方に形成された動力伝達ピンと、他方に形成された該動力伝達ピンが遊嵌する動力伝達孔とで構成されている一方向入出力回転伝達機構。
7. 請求項６記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記動力伝達孔と上記動力伝達ピンの形状によって上記所定トルクが決定される一方向入出力回転伝達機構。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記内周接触面が第１のテーパ面であり、上記断面円形接触面が、該第１のテーパ面と略同じ方向に傾斜する第２のテーパ面である一方向入出力回転伝達機構。
9. 請求項８記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記回転力伝達部材が、頭部が切断された円錐形状をなす部材である一方向入出力回転伝達機構。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、
    上記差動回転部材が、その回転軸が上記入力回転軸の径方向を向く略円柱状をなす差動コロである一方向入出力回転伝達機構。
11. 請求項１から９のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、
    上記差動回転部材が、球状の差動ベアリングボールである一方向入出力回転伝達機構。
12. 請求項１から１１のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、
    上記周方向不等幅溝が、上記クラッチ部材の上記内周接触面との間に、上記周方向不等幅空間を複数形成するものであり、
    各周方向不等幅空間に上記回転力伝達部材をそれぞれ挿入した一方向入出力回転伝達機構。

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